特表 2024-546671 散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-26

(54)【発明の名称】散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 25/02 20060101AFI20241219BHJP

   A01G 27/00 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

A01G25/02 602B

A01G27/00 504B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024533936

(86)(22)【出願日】2022-04-21

(85)【翻訳文提出日】2024-06-05

(86)【国際出願番号】 CN2022088077

(87)【国際公開番号】W WO2023134048

(87)【国際公開日】2023-07-20

(31)【優先権主張番号】202210041880.1

(32)【優先日】2022-01-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517405840

【氏名又は名称】江▲蘇▼大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】朱興業

(72)【発明者】

【氏名】鄭雲浩

(72)【発明者】

【氏名】劉俊萍

(72)【発明者】

【氏名】袁寿其

(72)【発明者】

【氏名】李彦軍

(57)【要約】

本発明は、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法である。散水装置は、ボルト、信号生成用の取水ノズル、出口カバープレート、噴霧本体、貯水タンク、目盛線、導管、及び入水口を含む。まず、信号生成用の取水ノズルが出口カバープレートから完全に離れる臨界点で、信号生成用の取水ノズルの基準位置を定め、出口カバープレートの上端に対応する基準線を描く。取水面積Ｓ_１がある値となるように、信号生成用の取水ノズルを調整し、導管と取水口との接続を外し、信号生成用の水が貯水タンクに入り始めてから満水になるまでの時間ｔ_１を記録し、散水装置の信号生成用の水の流量係数μを計算し、想定される散水装置の予想直噴時間Ｔに基づいて、散水装置の信号生成用の取水ノズルの取水面積を算出し、出口カバープレートに等分にｍ本の目盛線を描き、順番に目盛りを付け、信号生成用の取水ノズルの基準線がカバープレートのｘ本目の目盛線に対応することを確認し、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置の最適化を実現する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法であって、
散水装置は、主にボルト（１）、信号生成用の取水ノズル（４）、出口カバープレート（５）、噴霧本体（６）、貯水タンク（１０）、目盛線（１１）、導管（１２）、及び入水口（１３）を含み、
信号生成用の取水ノズルの位置を決定するための方法は、
ねじ穴（１４）を通って出口カバープレート（５）を噴霧本体（６）にねじ止めで固定的に接続し、信号生成用の取水ノズル（４）と噴霧本体（６）をボルト（１）で締め付けて信号生成用の取水ノズル（４）の位置を固定し、ロックナットａ（２）により信号生成用の取水ノズル（４）の接続位置を固定し、信号生成用の取水ノズル（４）は出口カバープレート（５）の垂直位置よりも外側に設置され、信号生成用の取水ノズル（４）と出口カバープレート（５）の半径方向の相対位置はボルト（１）で調整可能である、ステップ（ａ）と、
信号生成用の取水ノズル（４）が信号生成用の水を取れるように、散水装置の定格作動圧力Ｈを設定し、ロックナットａ（２）を緩め、ボルト（１）を緩め、信号生成用の取水ノズル（４）が出口カバープレート（５）から完全に離れる臨界点まで、すなわち、噴霧ヘッドが作動圧力Ｈにあるとき、信号生成用の取水ノズル（４）が信号生成用の水を取れない臨界位置まで、信号生成用の取水ノズル（４）を移動させ、ボルト（１）を締め、信号生成用の取水ノズル（４）外側の基準位置を定め、すなわち、出口カバープレート（５）の上端に信号生成用の取水ノズル（４）の外側に対応する基準線を描き、基準位置が基準線に対応することは、信号生成用の取水ノズル（４）が設定位置０にあることを示す、ステップ（ｂ）と、
ロックナットａ（２）を緩め、ボルト（１）を緩め、信号生成用の水を取れるように信号生成用の取水ノズル（４）を調整し、信号生成用の取水ノズル（４）の取水面積Ｓ_１がある値となるように、出口カバープレート（５）に対応する信号生成用の取水ノズル（４）の設置位置を調整し、噴霧ヘッド作動中に取水面積Ｓ_１が変わらないように、ボルト（１）とロックナットａ（２）を締めて信号生成用の取水ノズル（４）の設置位置を固定する、ステップ（ｃ）と、
散水装置が安定した作動状態を維持するように、散水装置の定格作動圧力Ｈを設定し、散水装置が安定した作動状態を維持できない場合には、前記ステップ（ｃ）を繰り返る、ステップ（ｄ）と、
導管（１２）と取水口（９）との接続を外し、散水装置を直噴状態に維持しながら信号生成用の水を汲み上げ、信号生成用の水が貯水タンク（１０）に入り始めてから満水になるまでの時間ｔ_１を記録し、散水装置が取水面積Ｓ_１の場合における単位時間当たりの噴霧ヘッドの信号生成用の水の流量Ｑ_１＝Ｗ／ｔ_１を算出し、散水装置の信号生成用の水の流量係数μを以下の式により計算し

【請求項2】

前記貯水タンク（１０）の容積はＷであり、導管（１２）の内径はｒ、長さはｌであることを特徴とする、請求項１に記載の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法。

【請求項3】

前記信号生成用の取水ノズル（４）の取水形状は、四角形、三角形、星形、円形、楕円形のいずれかに設定可能であることを特徴とする、請求項１に記載の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法。

【請求項4】

前記散水装置の安定した作動状態は、噴霧ヘッドの回転速度が適切で、噴霧距離が良好であり、噴霧が全周均一である状態であることを特徴とする、請求項１に記載の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法。

【請求項5】

噴霧ヘッドの設定作動圧力で１０分間安定して作動した後、噴霧ヘッドの信号生成用の水の流量測定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法。

【請求項6】

等分に描かれたｍ本の目盛線は１本以上であることを特徴とする、請求項１に記載の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、散水装置の構造の最適化方法に関し、特に散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

散水装置は農業灌漑で広く使用されている節水灌漑装置であり、作業中の散水装置の安定した作動状態は、噴霧ヘッド回転時の速度が適切で、噴霧距離が良好であり、噴霧が全周均一である状態である。散水装置では、信号生成用の取水ノズルの取水量が多い場合、噴霧ヘッドの直噴時間が短くなり、回転速度が速く、噴霧距離が近く、均一性が良いという効果をもたらす。散水装置の信号生成用の取水ノズルの取水量が少ない場合、噴霧ヘッドの直噴時間が長くなり、回転速度が遅く、噴霧距離が遠く、均一性が悪いなどの効果をもたらす。現在の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置は、主に経験により設計され、すなわち、主に噴霧ヘッドの直噴時間、回転速度、噴霧距離、及び噴霧均一性を観察しており、散水装置の直噴時間、回転速度、噴霧距離、及び噴霧均一性を正確に最適化設計して噴霧ヘッドの安定した作動を実現することができず、信号生成用の取水ノズルの位置による重要な水力性能への影響を正確に把握することもできない。特殊な状況下では、散水装置が安定した作動を完了できなかったり、重要な水力性能が低下したりした場合、それが信号生成用の取水ノズルの位置に起因するかどうかを分析できないため、この科学的問題を効果的に解決することはできない。

【0003】

前述したように、設計過程において、現在散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を最適化設計することができないため、散水装置の重要な水力性能が低下する場合、信号生成用の取水ノズルの位置パラメータを科学的に設定することで噴霧ヘッドの直噴時間、回転速度、噴霧距離、及び噴霧均一性を制御することは不可能である。そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法を提案する。

【0004】

検索した結果、現時点では関連する特許はない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

回転作業中の散水装置の直噴時間の正確性を確保するために、本発明は、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を決定するための最適化方法を提供する。本発明が提案する方法によれば、作業者は信号生成用の取水ノズルの位置を所望の適切な位置に迅速に調整することで、散水装置の噴霧時に予想される直噴時間を達成することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、以下の技術的手段により上記の技術的目的を達成する。

【0007】

散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法である。前記散水装置は、ボルト、信号生成用の取水ノズル、出口カバープレート、噴霧本体、貯水タンク、目盛線、導管、及び入水口を含む。前記貯水タンクの容積はＷであり、導管の内径はｒ、長さはｌである。前記方法は、以下のステップ（ａ）～ステップ（ｈ）を含む。

【0008】

ステップ（ａ）では、ねじ穴を通して出口カバープレーを噴霧本体にねじ止めで固定的に接続し、信号生成用の取水ノズルと噴霧本体をボルトで締め付けて信号生成用の取水ノズルの位置を固定し、ロックナットａにより信号生成用の取水ノズルの接続位置を固定し、信号生成用の取水ノズルは出口カバープレートの垂直位置よりも外側に設置され、信号生成用の取水ノズルと出口カバープレートの半径方向の相対位置はボルトで調整可能である。前記信号生成用の取水ノズルの取水形状は、四角形、三角形、星形、円形、楕円形など任意の形状に設定可能である。

【0009】

ステップ（ｂ）では、信号生成用の取水ノズルが信号生成用の水を取れるように、散水装置の定格作動圧力Ｈを設定する。ロックナットａを緩め、ボルトを緩め、信号生成用の取水ノズルが出口カバープレートから完全に離れる臨界点まで、すなわち、噴霧ヘッドが作動圧力Ｈにあるとき、信号生成用の取水ノズルが信号生成用の水を取れない臨界位置まで、信号生成用の取水ノズルを移動させる。信号生成用の水を取得していないため、散水装置は回転作業を完了できない。ボルトを締め、信号生成用の取水ノズル外側の基準位置を定め、すなわち、出口カバープレートの上端に信号生成用の取水ノズルの外側に対応する基準線を描き、基準位置が基準線に対応することは、信号生成用の取水ノズルが設定位置０にあることを示す。

【0010】

ステップ（ｃ）では、ロックナットａを緩め、ボルトを緩め、信号生成用の水を取れるように信号生成用の取水ノズルを調整し、信号生成用の取水ノズルの取水面積Ｓ_１がある値となるように、出口カバープレートに対応する信号生成用の取水ノズルの設置位置を調整し、噴霧ヘッド作動中に取水面積Ｓ_１が変わらないように、ボルトとロックナットａを締めて信号生成用の取水ノズルの設置位置を固定する。

【0011】

ステップ（ｄ）では、散水装置が安定した作動状態を維持するように、散水装置の定格作動圧力Ｈを設定し、散水装置が安定した作動状態を維持できない場合には、上記ステップ（ｃ）を繰り返す。前記散水装置の安定した作動状態は、噴霧ヘッドの回転速度が適切で、噴霧距離が良好であり、噴霧が全周均一である状態である。作動開始直後に散水装置が変動し安定していない可能性があることを考慮し、噴霧ヘッドの設定作動圧力で１０分間以上安定して作動した後、噴霧ヘッドの信号生成用の水の流量の測定を行う必要がある。

【0012】

ステップ（ｅ）では、導管と取水口との接続を外し、散水装置を直噴状態に維持しながら信号生成用の水を汲み上げ、信号生成用の水が貯水タンクに入り始めてから満水になるまでの時間ｔ_１を記録し、散水装置が取水面積Ｓ_１の場合における単位時間当たりの噴霧ヘッドの信号生成用の水の流量Ｑ_１＝Ｗ／ｔ_１を算出する。
散水装置の信号生成用の水の流量係数μを以下の式により計算し、

【0013】

想定される散水装置の予想直噴時間Ｔに基づいて、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を最適化する。

【0014】

ステップ（ｇ）では、信号生成用の取水ノズルに設定された取水形状、及び信号生成用の取水ノズルと出口カバープレートの半径方向の相対位置の長さ寸法に従って、出口カバープレートの上端に基準線から、前記設定された取水形状に対応する数式を用いて、取水面積を等分する各目盛線の位置を算出し、出口カバープレートにｍ本の目盛線を描いて、信号生成用の取水ノズルの取水面積をｍ等分する。前記描かれたｍ本の目盛線は、１本以上である。散水装置の信号生成用の取水ノズルの取水面積を以下の式により計算し、

【0015】

ロックナットａを締めて信号生成用の取水ノズルの設置位置を固定すると、ステップ（ｆ）における予想直噴時間Ｔが得られるため、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を容易に決定することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、以下の有益な効果を有する。
１．本発明に係る散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置の最適化方法は、主に散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を最適化するものであり、効果が良好であり、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を決定した後測定された直噴時間と予想直噴時間との間の偏差は１０％以内である。
２．本発明に係る散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置の最適化方法は、基準線と目盛線とを組み合わせて使用することにより、操作が簡単で迅速であり、精度が高く、散水装置の信号生成用の取水ノズルの最適な位置を低コストで決定できるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】散水装置の要部構造を示す模式図である

【図2】図１のＡ矢視構造図である。

【図3】本発明の直噴状態での構造を示す模式図である。

【図4】本発明の壁付着状態での構造を示す模式図である。

【図5】本発明の散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置の最適化方法のステップフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態における技術的手段の実施について、本発明の実施形態における添付図面を参照しながら具体的に説明するが、これらの実施形態は、全ての実施形態ではなく、本発明の説明を容易にするための一部の実施形態であり、本発明を限定するものと解釈されるべきではないである。散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法を以下に詳細に説明する。

【0019】

散水装置の作動原理には、直噴と壁付着の２つの状態で噴霧ヘッドの回転作動を完了することが含まれる。作動プロセスは次のとおりである。

【0020】

直噴状態では、出口カバープレート５の出口から水流が流出し、噴霧本体６の左右両端に低圧渦領域を形成し、信号生成用の取水ノズル４は出口カバープレート５の出口外側から信号生成用の水を取得し、取得された信号生成用の水は貯水タンク１０に満たされると、信号生成用の水は取水口９から導管１２を通って噴霧ヘッドの入水口１３に流れる。このとき、噴霧本体の左右両側の圧力はほぼ等しく、主噴流は直噴状態となり、噴霧ヘッドは静止している。

【0021】

壁付着状態では、信号生成用の取水ノズル４により取出された信号生成用の水は、貯水タンク１０と導管１２を通って噴霧ヘッドの入水口１３に流入し、右側に低圧渦領域を形成し、噴霧本体の左右両側に圧力差を形成し、左側の圧力が右側より高く、主噴流は右側の壁へ付着し、水流は出口カバープレート５の面取りにより噴霧本体６に押圧力を発生させ、噴霧ヘッドを右側へステップ的に回転運動させて、回転作業を完了する。このとき、水流が右側の壁へ付着しているため、出口カバープレート５の面取りにより出口で水流が左側に偏向され、信号生成用の取水ノズル４が空いて信号生成用の水を取れず、空気だけを取り込む。

【0022】

主噴流が壁へ付着する状態で、貯水タンク１０及び導管１２内の信号生成用の水は迅速に汲み出される。貯水タンク１０内の信号生成用の水が汲み出された後、空気が給気穴ｂ８に入り、噴霧本体の左右両側の圧力が等しくなり、主噴流は直噴状態に戻る。このように繰り返して散水装置を自動制御して、直噴--ステップ回転--直噴--......の作動を完了し、全周噴霧の回転作業を実現する。

【0023】

全周噴霧を達成するための散水装置の重要な構造パラメータには、信号生成用の水の位置、貯水タンクの容積Ｗ、導管の内径ｒ及び長さｌが含まれる。散水装置の回転速度は、主に直噴時間と壁付着時間に依存するが、実際の作動プロセスでは、壁付着状態では主噴流の左右両側の圧力差が大きく、信号生成用の水の速度が速く、壁付着時間は非常に短く無視できるため、散水装置の回転速度は主に直噴時間によって決定されると考えられる。

【0024】

図１に示すように、貯水タンク（１０）の容積Ｗが１５ｍｌであり、導管（１２）の内径ｒは４ｍｍ、長さｌは１５０ｍｍである。信号生成用の取水ノズル（４）の取水形状を２ｍｍ×１０ｍｍの四角形に設定する。散水装置の定格作動圧力Ｈを０．２ＭＰａに設定し、信号生成用の取水ノズル（４）が信号生成用の水を取れない臨界位置を調整し、このとき、信号生成用の取水ノズル（４）の外側と出口カバープレート（５）の上端に、設置位置０度を示す基準線を描く。信号生成用の水を取れるように信号生成用の取水ノズル（４）を調整し、取水面積位置が２ｍｍ×７ｍｍとなるように、出口カバープレート（５）に対応する信号生成用の取水ノズル（４）の設置位置を調整することで、信号生成用の取水ノズル（４）の取水面積Ｓ_１は１４ｍｍ^２となり、ボルト（１）とロックナットａ（２）を締めて信号生成用の取水ノズル（４）の設置位置を固定する。噴霧ヘッドの作動圧力を０．２ＭＰａに設定し、すなわち、２０メートル落差に設定し、散水装置は安定した作動状態を維持する。２０分間安定して作動した後、導管（１２）と取水口（９）との接続を外し、信号生成用の水が貯水タンク（１０）に入り始めてから満水になるまでの時間ｔ_１が１．５ｓであると測定され、単位時間当たりの噴霧ヘッドの信号生成用の水の流量Ｑ_１が１０ｍｌ／秒であると算出される。散水装置の信号生成用の水の流量係数μが０．０３５７であると計算される。

【0025】

【0026】

上記の表に示すように、本発明が提案する散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置を迅速に決定するための方法では、実際の試験で測定された直噴時間と予想直噴時間との偏差は１０％以内である。従って、本発明は、操作が簡単で迅速であり、精度が高く、散水装置の信号生成用の取水ノズルの位置の最適化を低コストで実現できるなどの利点を有する。

【0027】

上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の技術的思想を説明するものに過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想や本質的な内容から逸脱することなく、当業者が行うことができる明らかな改良、置換または変形は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0028】

１．ボルト、２．ロックナットａ、３．ロックナットｂ、４．信号生成用の取水ノズル、５．出口カバープレート、６．噴霧本体、７．給気穴ａ、８．給気穴ｂ、９．取水口、１０．貯水タンク、１１．目盛線、１２．導管、１３．入水口、１４．ねじ穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】